Активная среда лазеров УФ диапазона с апконверсионной накачкой на основе кристаллов Ce,Pr:LiY1-xLuxF4 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Гориева Виктория Геннадьевна

• Гориева Виктория Геннадьевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гориева Виктория Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛЫ LiY1-xLuxF4:Ce3+,Pr3+ КАК АПКОНВЕРСИОННО НАКАЧИВАЕМЫЕ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ УФ ДИАПАЗОНА (ОБЗОР)

1.1. Основные характеристики активных сред УФ диапазона на основе кристаллов LiY1-xLuxF4 (х= 0...1)

3+ 3+

1.2. Активация кристаллов LiY1-xLuxF4 ионами Се и Pr3+

1.2.1. Активация ионами Ce3+

1.2.2. Факторы, препятствующие получению УФ лазерной генерации с использованием 5d-4f переходов ионов Се в диэлектрических кристаллах

3+

1.2.3. Активация ионами

Pr3+

1.2.3. Соактивация ионами Рг и

Се

ГЛАВА 2. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КОЭФФИЦИЕНТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ Pr3+, Ce3+, Y3+ И Lu3+ В LiY1-xLuxF4 КРИСТАЛЛАХ

2.1. Образцы

2.1. Энерго-дисперсионная рентгеновская спектроскопия кристаллов Pr:LiY1-xLuxF4

2.2. Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ кристаллов Pr:LiY1-xLuxF4

2.3. Спектрально-кинетические характеристики кристаллов Pг:LiY1-xLuxF4

2.3.1. Абсорбционная спектроскопия Pг:LiY1-xLuxF4 кристаллов

2.3.2. Спектры и кинетики люминесценции кристаллов Pr:LiY1-xLuxF4 (к=0...1)

2.3.3. Расчет коэффициентов распределения ионов Рг3+ в кристаллах LiYl-xLuxF4

2.3.4. Анализ результатов абсорбционной спектроскопии и кинетик люминесценции кристаллов Pr:LiY1-xLuxF4 (х=0..1)

3

2.4. Спектроскопия поглощения из возбужденных состояний Pj и D2

3+

ионов Рг в кристаллах LiY1-xLuxF4

2.5. Спектральные и кинетические характеристики кристаллов Ce:LiY1-

xLUxF4

2.5.1. Абсорбционная спектроскопия кристаллов Ce:LiY1-xLuxF4 и расчет коэффициентов распределения ионов Се в них

ГЛАВА 3. СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ LiY1-xLuxF4, С ДВОЙНОЙ АКТИВАЦИЕЙ ИОНАМИ Pr3+ И Се3+

3.1. Образцы для исследований

3.2. Кинетики затухания люминесценции, обусловленной переходами ионов Pr , и определение коэффициента безызлучательной

3+ 3+

передачи энергии от ионов Pr к ионам Ce

3.3. Исследование процессов апконверсионного населения 5d-состояний ионов Се3+ в кристаллах LiY0.3Lu0.7F4:Ce3+, Pr3+

3.4. Исследование усиления УФ излучения на межконфигурационных 5d-4f переходах ионов Се в кристаллах Ce,Pr:LiY0.3Lu0.7F4, подвергающихся апконверсионной накачке

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ87

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Активная среда лазеров УФ диапазона с апконверсионной накачкой на основе кристаллов Ce,Pr:LiY1-xLuxF4»

Актуальность темы исследования.

В настоящее время разработанные квантовые генераторы позволяют обеспечить когерентное излучение практически в любом диапазоне длин волн электромагнитного спектра - от рентгеновского до сантиметрового [1]. Однако существуют частотные области, в которых коммерчески доступные генераторы излучения не удовлетворяют возросшим требованиям практики. К одному из них относится УФ диапазон. На сегодяшний день лазерную генерацию в УФ диапазоне можно получить на следующих типах лазеров [1]:

1) газовые (эксимерные) лазеры, в том числе на основе конденсированных инертных газов [2], такие как Ar2+ (351 нм), №+ (235.8 нм, 332.4 нм), Не^+ (224.3 нм), Не^ (325 нм), №-Си+ (248-270 nm), Не-Аи+ (282-292 nm) , N (337.1 нм, 316 нм, 357 нм) [3], F2 (157 нм), ArF (193.2 нм) [4], КгС1 (222 нм) [4], ЮЕ (248.5 нм) [4], XeBr (281.8 нм) [4], Xeа (308 нм) [4], XeF (351 нм) [4], Хе1 (253.5 нм) [4], жидкий Хе (172 нм, 175 нм) [2], непосредственно излучающие в УФ области, при этом отличающиеся сущесственными габаритами, сложностью эксплуатации, деградацией рабочего вещества, и, в подавляющем случае, отсутствием возможности значительной перестройки частоты лазерной генерации из-за особенностей используемых лазерных переходов. Более того, эксплуатация в условиях использования для накачки таких лазеров электрического и индукционного [3] разряда, который сопровождается большим уровнем электромагнитных помех, может пагубно влиять на находящуюся в непосредственной близости электронную технику;

2) лазеры на красителях [5], такие как р-ТефИепу1 (311-365 нм) [4,6], 1,4^рЬеш1ЬШ^епе (354-360 нм) [4], РРО (370-380 нм) [4], и т.д., которые также излучают непосредственно в УФ диапазоне, обладают такими эксплуатационными недостатками, как деградация активной среды,

громоздскость конструкции и необходимость использования системы прокачки раствора органического красителя;

3) полупроводниковые лазеры InGaN и GaN (370-380 нм), выпускаемые фиромой Nichia, излучающие в УФ области и имеющие в качестве недостатка невозможность достижения больших мощностей генерации;

4) твердотельные лазеры на основе кристаллов, работающие в видимом или инфракрасном диапазонах с нелинейным преобразованием частоты излучения, такие как: Nd:Y3Al5O12 (355 нм, 266 нм, 213 нм) [7], Ti:Al2O3 (235330 нм, 360-460 нм), выпускаемые фирмами Quantel, Solar, Lotis Tii, Coherent и др., Cr:Al2O3 (347 нм), Cr:BeAl2O3 (360-400 нм), Pr:LiYF4 (261 нм, 303 нм, 320 нм, 349 нм, 360 нм) [8 - 14], Pr:KY3F10 (305 нм) [15], Nd:Y3Al5O12 (280 нм, 374 нм) [16] и т.д., способные обеспечить перестройку длины волны излучения, однако отличающиеся сложностью архитектуры и зачастую нестабильностью выходных спектральных и энергетических характеристик, вызванную деградацией свойств нелинейного элемента. Кроме того, поскольку лазерная генерация изначально реализовывалась в других диапазонах спектра (не в УФ), в последнем случае возникают дополнительные проблемы достижения высоких мощностных характеристик преобразуемого когерентного излучения вследствие конечных значений лучевой прочности оптических элементов.

Альтернативным способом реализации перестраиваемого лазерного

излучения непосредственно в УФ и ВУФ диапазонах спектра, является

использование в качестве рабочих лазерных переходов

межконфигурационных 4f'15d-4f переходов редкоземельных ионов (РЗИ) в

кристаллах. Внутриконфигурационные 4f-4f переходы редкоземельных ионов

(РЗИ), внедренных в диэлектрические кристаллы, уже давно используются

для осуществления лазерной генерации, однако 4f-15d-4f (далее 5d-4f)

межконфигурационные переходы имеют ряд несомненных преимуществ для

применений в квантовой электронике. К числу таких преимуществ относятся

следующие обстоятельства [17]: 1) 5d-4f переходы разрешены по четности и

5

18 17 1

обладают высокими сечениями переходов (10-18 - 10-1/ см-); 2) они характеризуются широкими (несколько тысяч см-1) колебательно-уширенными полосами в спектрах поглощения и люминесценции, что позволяет реализовать перестраиваемые по частоте лазеры и усилители сверхкоротких импульсов [18, 19].

В то же время, практическое использование межконфигурационных переходов для генерации УФ лазерного излучения сдерживается вредным влиянием фотодинамических процессов (ФДП), индуцированных в активированных кристаллах УФ излучением накачки, резонансным 4/1 -4/1' 15й переходам активаторных ионов. К таким проявлениям ФДП относится наведенное поглощение в области возможной лазерной генерации, возникающее за счет поглощения из возбужденных 4f5d-состояний (ПВС) активаторных ионов и соляризация кристаллов (образованием центров окраски (ЦО))[17, 20].

В простейшей модели ЦО представляют собой образования, формируемые дефектами кристаллической решетки (вакансией(-ями) катиона или аниона) и локализованными вблизи дефектов электронами или дырками. ЦО имеют свой набор дискретных энергетических состояний, вследствие чего они способны поглощать излучение в широком диапазоне частот, как на длинах волн лазерной генерации, так и на длинах волн излучения накачки. Таким образом, образование ЦО ухудшает оптическую прозрачность материала, что и является основным проявлением деградации его оптических свойств в процессе облучения УФ излучением.

По этим причинам осуществить лазерную генерацию в УФ диапазоне

3+ 3+

спектра удалось лишь на ионах Се в кристаллах LiYF4:Ce [21-24],

LaFз:Ce3+[25], LiCaAlF6:Ce3+[18, 26-30], LiSrAlF6:Ce3+[27, 31, 32],

LiSro.8Cao.2AlF6:Ce3+ [33], LiLuF4:Ce3+[30, 34 - 36], KYзFlo:Ce3+, KYзFlo: YЪ3+,

Се3+[20], LiY1-xLuxF4:Ce3+ [19, 35], LiY1-xLuxF4:YЪ3+,Ce3+ [35 - 37] и на ионах

Ш3+ в кристалле Nd3+:LaFз [38 - 40] и Nd3+:LiYF4 [40], а наблюдать

оптическое усиление или реализовать лазерную генерацию на

6

межконфигурационных переходах ионов Pr3+, Yb2+ и Eu2+ в кристаллах до сих пор не удалось [41, 42, 43].

Помимо ФДП, сдерживающим фактором широкого использования этих лазеров на практике, в том числе в коммерческих целях, является тот факт, что в качестве источников накачки для них используются лазеры, излучающие в УФ диапазоне и, как уже упоминалось выше, имеющие все присущие им недостатки, такие как: невозможность перестройки частоты генерации, нестабильность энергетических характеристик, громоздкость, сложность эксплуатации.

Избежать пагубных проявлений ФДП можно путем отказа от использования, непосредственно, квантов УФ излучения для накачки 4f'15d состояний активаторных ионов в кристаллах, реализовав вместо этого их апконверсионное возбуждение. Такая накачка, помимо обеспечения долговременной фотохимической стабильности и выходных характеристик твердотельных активных сред, откроет путь для создания компактных и эффективных излучателей УФ диапазона с диодной накачкой.

Таким образом, разработка физических принципов эффективной апконверсионой накачки состояний 4f'15d конфигурации и создание реализующих их новых материалов является актуальной задачей.

Такими материалами, например, могут выступить кристаллы Ce3+:LiY1-xLuxF4, поскольку для них уже получена генерация в уловиях резонанской накачки УФ квантами. Осуществить подобную схему накачки с

3+

использованием лишь энергетических уровней иона Се3+ невозможно из-за специфики расположения его энергетических уровней (более подробно см. Гл.1). Поэтому встает вопрос о выборе иона-сенсибилизатора для иона Се . На эту роль хорошо подходит ион

Pr3+, 4/ конфигурация которого расщеплена на 91 энергетических состояний.

В работах [44 - 46] изложены принципы, на основе которых лазерную

генерацию предлагается реализовать на 5d-4f переходах ионов Ce в

кристаллах Ce,Pr:LiYF4 и Ce,Pr:LiLuF4, возбуждение 5d состояния которого

7

происходит за счет безызлучательной передачи энергии от ионов Рг , которые, в свою очередь, подвергаются апконверсионному возбуждению на состояния 4f5d конфигурации. Для возбуждения состояний 4f5d -конфигурации ионов Рг авторами была использована ступенчатая (последовательная) схема накачки через промежуточное состояние 1Э2 или

Л Л 1 Л

Pj: Н4—> Э2/ Pj—^4/5d. Оптическое усиление авторам [45] получить не удалось по причнине недостаточно высокой концентрацией ионов -активаторов, от которой зависит эффективность населения состояний 4f5d -конфигурации ионов Рг , а также эффективность (скорость)

3~ь 3+

безызлучательной передачи энергии от ионов Рг к ионам

Се [47 - 49].

Концентрация ионов - активаторов в кристаллической матрице определяется таким параметром как коэффициент распределения, который выше для LiYF4, чем для LiLuF4 для элементов первой половины ряда лантаноидов [50, 51].

При этом количество дефектов в кристалле, являющихся зародышами для ЦО, определяется его качеством. Как известно из [52, 53], LiLuF4 проявляет более высокое оптическое качество, чем LiYF4, в связи с конгруэнтным плавлением этого соеднинения. Баланс между этими

3+

параметрами, а именно достижение максимальной концентрации ионов Рг и Се и, одновременно, высокого оптического качества может быть обеспечен подбором состава матрицы-основы. Поэтому для наших экспериментов использовались смешанные кристаллы LiY1-xLuxF4, где параметр «х»

3+ 3+

меняется от 0 до 1 и определяет соотношение ионов Y к Lu в составе матрицы.

Цель диссертационной работы:

Оценка перспективности применения кристаллов двойных фторидов со

3+ 3+

структурой шеелита LiY1-xLuxF4, соактивированных ионами Се и Рг , в качестве активных сред УФ лазеров с апконверсионной накачкой.

Задачи диссертационной работы:

- Методами энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа определить химический состав образцов LiY1-xLuxF4 при варьировании коэффициента «х» химической формулы матрицы от 0 до 1 (далее LiY1-xLuxF4 (к=0_1)), структуру и параметры кристаллической решетки образующихся кристаллов. В качестве подзадачи - определить коэффициенты распределения ионов Y и Lu , составляющих матрицу-основу кристаллов LiY1-xLuxF4 и охарактеризовать качество синтезируемых кристаллов;

- Исследовать спектрально-кинетические свойства кристаллов состава LiY1-xLuxF4 (к=0_1), активированных ионами Pr и Ce , в том числе спектры поглощения из возбужденных состояний, а также определить

3~ь з+

коэффициенты распределения примесных ионов Pr и Ce в образцах различного химического состава при варьировании значения параметра «х» химической формулы матрицы;

- Методом накачка-зондирование исследовать характеристики оптического усиления этих образцов в области 5d-4f переходов ионов Ce в условиях апконверсионной накачки 5d-состояний ионов Ce через систему 4/^- и 4/5d-уровней ионов Pr3+;

- Методом математического моделирования определить ранее неизвестные параметры фотодинамических процессов в кристаллах Pr3+,Ce3+:LiYl-xLuxF4 ^=0.. .1) (далее Pr,Ce:LiYl-xLuxF4 ^=0.. .1));

- Установить оптимальный химический состав образцов и параметры апконверсионной накачки для получения максимального оптического усиления на 5d-4f переходах ионов Ce в кристаллах Pr,Ce:LiY1-xLuxF4 (к=0. 1).

Объектами исследований диссертационной работы являлись

3~ь з+

кристаллы LiY1-xLuxF4 (х=0..1), активированные ионами Pr и Ce .

Научная новизна, значимость и практическая ценность работы заключается в следующем:

Впервые определены коэффициенты распределения активаторных

3+ 31 31 31

ионов Рг и Се и ионов матрицы-основы Y и Ьи в смешанных кристаллах LiY1-xLuxF4 (х=0...1). Установлено, что максимальный коэффициент распределения ионов Рг и Се в кристаллах LiY1-xLuxF4 (х=0...1) достигается в кристалле LiYF4.

Исследованы спектрально-кинетические характеристики серии кристаллов LiY1-xLuxF4:Pr (x=0...1). Впервые установлена зависимость формы, сечений переходов и уширения спектров поглощения из основного

3 3 з+

Н4 на возбужденные Pj состояния ионов Рг , а также спектров

3 г>

люминесценции и времени жизни состояния Р0 от распределения

3+

концентрации ионов Рг по длине кристалла.

Впервые исследованы спектры поглощения из возбужденных

3 1 з+ з+

состояний Pj и Э2 ионов Рг в смешанных кристаллах LiY1-xLuxF4:Pr (х= 0, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1) и определены соответствующие сечения переходов.

Установлены ранее неизвестные значения параметров фотодинамических процессов в кристалле LiY0.3Lu0.7F4, необходимые для оптимизации условий достижения эффекта оптического усиления на 5d-4f переходах ионов Се3+ при апконверсионной накачке через 4f -состояния

3+

ионов Рг .

Впервые зарегистрировано оптическое усиление на 5d-4f переходах

3+

ионов Се в кристаллах LiY0.3Lu0.7F4 при апконверсионной накачке с

1 3+

использованием в качестве промежуточных состояня ионов Рг .

Показано, что, путем варьирования длины образца, плотностей энергий накачек, задержек между моментами возбуждения и зондирования и

3+ 3+

совместных концентраций активаторных ионов Се и Рг , в кристалле Pr,Ce:LiY0.3Lu0.7F4 при апконверсионной накачке возможно достигнуть значения коэффициента усиления порядка ~3.6 (~5.56 дБ).

Методы исследования. В диссертационной работе использовались следующие методы:

1) Метод Бриджмена. Выращивание кристаллов осуществлялось методом Бриджмена в графитовых тиглях при избыточном давлении аргона.

2) Метод энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии. Метод использовался для определения коэффициентов распределения ионов Y и

3+

Lu в кристаллах

3) Методы рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа. Данные методы использовались для исследования кристаллической структуры образцов, а именно: параметров кристаллической решетки, наличия и размеров микроблоков, флуктуации направления кристаллической оси относительно направления роста кристаллов.

4) Методы абсорбционной и люминесцентной спектроскопии с лазерным возбуждением и методы анализа кинетики затухания

3~ь з+

люминесценции различных переходов ионов Ce и Pr в образцах.

5) Метод лазерной спектроскопии «накачка-зондирование». Этот метод был использован для определения спектров поглощения из возбужденных

3 1 3+

мультиплетов Р]- и ионов Рг на его состояния 4f5d конфигурации, а также для наблюдения оптического усиления в области 5d^4f переходов

3+

ионов Се в исследуемых кристаллах.

6) Методы математического моделирования и интерпретации экспериментальных данных. Для интерпретации экспериментальных данных и определения параметров фотодинамических процессов была использована вероятностная модель [46]. Решение системы дифференциальных уравнений, описывающих данную модель, осуществлялось численным методом Рунге-Кутта. Оптимизационная процедура, заключающаяся в нахождения параметров системы этих уравнений, обеспечивающих наилучшее согласие расчетов с экспериментальными данными, осуществлялась методом Хука-Дживса.

Основные положения, выносимые на защиту:

3~ь 3+

1. Коэффициенты распределения ионов Се и Рг в твердых

растворах состава LiY1-xLuxF4 изменяются в диапазоне от 0.16 до 0.10 для

3+ 3+

ионов Рг и от 0.13 до 0.08 для ионов Се при изменении параметра «х» в химической формуле матрицы от 0 до 1;

3+

2. Спектрально-кинетические характеристики кристаллов

xLuxF4 изменяются в зависимости от исследуемой области образцов вдоль

3+

направления их роста вследствие градиента концентрации ионов Рг в кристаллической буле;

3. Перспективным способом апконверсионной накачки 5d-состояний ионов Се3+ в твердых растворах состава Ce3+,Pr3+:LiY1-xLuxF4 является использование ступенчатого возбуждения состояний 4f5d-

3~Ь 1

конфигурации ионов Рг через его промежуточный мультиплет Э2 с последующей передачей энергии возбуждения на 5d-состояния ионов Се ;

4. Кристаллы Се ,Рг :LiY0.3Lu0.7F4 с концентрациями в образцах ионов Рг СРг=0.24 ат.% и Се ССе=0.47 ат.% демонстрируют оптическое усиление на 5d-4f переходах ионов Се при накачке излучением с длинами волн 595 и 266 нм.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современного высокоточного экспериментального оборудования и классических методик исследования, непротиворечивостью и воспроизводимостью результатов, полученных разными методами, совпадения части экспериментальных данных с имеющимися в литературе.

Апробация работы проводилась на восьми международных конференциях, тезисы и материалы которых представлены в списке работ, опубликованных по теме диссертации [А6 - А13].

Публикации. Основные, обсуждаемые в диссертации, результаты опубликованы в пяти [А1 - А5] рекомендованных ВАК журналах и восьми сборниках тезисов и материалов конференций [А6 - А13].

Личный вклад автора заключается в анализе имеющейся по теме диссертации литературы; в участии в обсуждении и определении целей и задач работы; в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и анализе полученных данных, осуществлении компьютерного моделирования, представлении результатов исследований в виде докладов на научных форумах различного уровня, написании статей в научные журналы. Вклад соавторов публикаций приведен в списке работ по теме диссертации.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка работ, опубликованных по теме диссертации и списка использованной литературы из 136 пунктов. Диссертационная работа представлена на 106 страницах, включает в себя 39 рисунков и 7 таблиц.

В первой главе обосновывается выбор смешанных кристаллов LiY1-xLuxF4, активированных ионами Pr и Ce в качестве объектов исследования и представлен обзор их свойств с точки зрения использования этих материалов в лазерах УФ диапазона. Обсуждаются их кристаллохимические

3~ь з+

свойства; методы выращивания; особенности активации ионами Ce и Pr ;

3+

спектральные характеристики поглощения и люминесценции ионов Ce , обусловленные 4f^5d переходами, а также характеристики поглощения и люминесценции ионов Pr , обусловленные 4f^4f и 4f^4f5d переходами; приводится обзор работ по созданию перестраиваемых лазеров на их основе и наблюдаемыми в них фотодинамическим процессам.

Во второй главе описываются структурные особенности, спектрально-кинетические свойства и коэффициенты распределения ионов Рг3+, Ce3+, Y3+ и

3+

Lu в кристаллах LlY1-xLuxF4, выращенных методом Бриджмена. Приводятся и обсуждаются результаты исследований этих соединений методами энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгенофазового, рентгеноструктурного анализа, а также методами абсорбционной и

люминесцентной спектроскопии с временным разрешением и с лазерным возбуждением.

С помощью методов рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа были проведены исследования для неактивированных и активированных ионами Рг образцов: определены кристаллографические параметры и их изменения вдоль кристаллической були образцов.

Было выявлено увеличение параметров кристаллической решетки,

3+

связанное с изменением концентрации ионов Рг и перераспределением концентраций ионов Y и Lu вдоль направления роста образцов. Анализ кристаллической структуры образцов выявил мозаические блоки, разориентированные по отношению друг к другу на угол менее 0.4 градуса без зависимости степени разориентации от координаты исследуемой области вдоль направления роста кристаллов.

Исследования образцов химического состава Pr:LiY1-xLuxF4 образцов были выполнены методом энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM-6480LV, сопряженного с приставкой для энерго-дисперсионной спектрометрии Quanta 200 i 3D. Исследования проводились для различных областей образцов, выбранных вдоль направления роста.

3+ 3+

Анализ относительного содержания ионов Y3+ и Lu3+ в кристаллах

3+

показал тенденцию уменьшения содержания ионов Lu3+ при одновременном увеличении концентрации ионов Y вдоль кристаллических буль. Показано, что распределение этих ионов подчиняется закону Галливера - Пфанна. Путем аппроксимации были определены коэффициенты распределения этих ионов в образцах. Количественная оценка коэффициента распределения

3+

ионов Рг в этих смешанных кристаллах с использованием данной методики

3+

оказалась невозможной из-за крайне низкой концентрации ионов Рг3+, и в дальнейшем осуществлялась по данным оптической спектроскопии.

Методом абсорбционной спектроскопии были изучены спектры

3~ь з+

поглощения из основных состояний Рг и Ce - активированных образцов в

14

диапазоне 200-2400 нм. Выявлена тенденция уменьшения интенсивности линии поглощения, соответствующей переходу 3И4^3Р0, в зависимости от исследуемой области образцов вдоль направления их кристаллизации и

3 3

уширения линий поглощения для переходов И4^ Р) для образцов Pr:LiY1-xLUxF4 (х=0...1).

-5

Для люминесценции, обусловленной переходами с состояния Pj, были выявлены похожие пространственные аномалии: наблюдается снижение

3 3 з+

интенсивности люминесценции переходов P0- Н ионов Pr (и, соответственно, коэффициентов ветвления) для обеих поляризаций как функции закристаллизовавшейся части образцов. Также наблюдается

3 3

тенденция укорочения времени спада люминесценции, обусловленной P0- Н переходами ионов Pr в области конца були кристалла, связанная с концентрационным тушением люминесценции.

Для Ce - активированных образцов подобных зависимостей выявлено не было.

С использованием данных абсорбционной спектроскопии были

3~ь з+

определены коэффициенты распределения ионов Pr и Ce в выращенных образцах.

Поведение коэффициентов распределения этих ионов в кристаллах

LiY1-xLuxF4 (х=0...1) от параметра «х» химической формулы матрицы

выражено монотонной, близкой к линейной (в пределах экспериментальной

погрешности) регрессией.

Спектроскопия поглощения из возбужденных состояний (ПВС) была

осуществлена для Рг - активированных образцов. В отличие от поглощения

из основного состояния и 4f-4f люминесценции, никаких значимых отличий в

спектрах ПВС, зарегистрированных в различных областях кристаллов

выявлено не было.

Сечения ПВС незначительно различаются для образцов с разным

значением параметра «х» в химической формуле матрицы-основы LlY1-xLuxF4

(х=0...1). Так, выявлено красное смещение пиков поглощения с изменением

15

параметра к«», которое достигает значения ~1 нм для образца Pr:LiLuF4 по сравнению с образцом Pr:LiYF4.

Третья глава диссертации посвящена изучению спектрально-кинетических характеристик образцов кристаллов LiY0.3Lu0.7F4 с двойной

3+ 3+

активацией ионами Рг и Се , а также исследованию характеристик оптического усиления УФ лазерного излучения в образце LiY0,3Lu0,7F4 с

3+ 3+

использованием апконверсионной схемы накачки ионов Се через ионы Рг .

Выбор матрицы LiY0.3Lu0.7F4 продиктован соображениями оптимума между коэффициентами распределения примеси в образцах и их оптическим

3+

качеством. Концентрация ионов Рг в исходных компонентах шихты, которая использовалась для выращивания кристаллов во всех образцах, выбиралась одинаковой и составляла 1 ат.%. Концентрация ионов Се в шихте изменялась от ССе=0 ат.% в первом образце до ССе=2 ат.% в четвертом образце с шагом 1 ат.%. В образце кристалла LiY0.3Lu0.7F4 удалось достичь

3+ 3+

совместной концентрации ионов Рг и Се соответственно 0.24 ат.% и 0.47 ат.%, что превышает максимум, ранее достигнутый в работе [43].

Обсуждаются результаты исследования безызлучательной передачи

3+ 3+

энергии от ионов Рг к ионам Се , определенные путем анализа кинетики затухания 4f5d-4f люминесценции ионов Рг3+ [46]. Для реализации данной методики исследовалась кинетика люминесценции, обусловленная 4f5d-4f переходами ионов Рг в кристалле LiY0.3Lu0.7F4 без примеси ионов Се и с

3+

примесью ионов Се . Установлено, что с увеличением концентрации ионов Се в кристалле Ce,Pr:LiY0.3Lu0.7F4, коэффициент передачи энергии от ионов Рг к ионам Се увеличивается. Максимальный коэффициент передачи был выявлен при исследовании кинетик затухания люминесценции ионов Рг3+ в

3+

кристалле LiY0.3Lu0.7F4 с концентрациями примесных ионов Се ССе=0.28

3+

ат.% и ионов Рг СРг=0.38 ат.%. Он составил ~31%, что превышает значение этого коэффициента, ранее достигнутое в работе [45].

Приведены результаты исследования процессов апконверсионного населения 5^-состояний ионов Се3+ в кристаллах Ce3+,Pr3+:LiY0.3Lu0.7F4. Для возбуждения состояний 4/5^-конфигурации ионов Рг была выбрана схема апконверсионной накачки: 3И4(Рт3+)^1 В2(Ру?+)^4/5й(Рг3+)^5й(Се3+), предложенная в работе [46], где в качестве промежуточного уровня был выбран мультиплет 1Б2. Причиной выбора данной схемы послужил тот факт, что, в соответствии с данными работы [54], центры окраски, индуцируемые в церий - активированных кристаллах двойных фторидов со структурой шеелита УФ излучением накачки, обесцвечиваются при воздействии на образцы излучением с длиной волны 266 нм.

Результатами экспериментов явились зависимости интегральной интенсивности 5й-4/ люминесценции ионов Ce в образцах кристаллов Ce,Pr:LiY0.3Lu0.7F4 с различной концентрацией примесных ионов от плотности энергии накачки первой (длина волны 595 нм) и второй ступени (длина волны 266 нм).

Полученные данные использовались для количественной оценки сечения поглощения энергии накачки из возбужденного /^-состояния

3+

ионов Рг на его состояния, локализованные в зоне проводимости и из

2 з+

основного состояния Р5/2 ионов Се на возбужденное 5^-состояние на длине волны 266 нм, а также коэффициентов передачи энергии от ионов Рг к

3+

ионам Се в зависимости от их концентраций.

Проведены исследования характеристик оптического усиления УФ лазерного излучения в образце LiY0,3Lu0,7F4 с использованием

3+

апконверсионной ступенчатой схемы накачки ионов Ce . Для реализации этого в качестве промежуточного состояния был использован мультиплет 1Э2 иона Рг3+: 3И4(Рг3+)^102(Рг3+)^4/5^Рг3+)^5^Се3+). Результатом проведенных экспериментов стало достижение коэффициента усиления зондирующего излучения, равного ~107% для кристалла LlY0,3Lu0,7F4 с концентрациями активаторных ионов Рг3+ ^=0.24 ат.% и Се3+ 0^=0.47 ат.%

и при плотностях энергии накачки на длинах волн 595 и 266 нм равных 0.32

2 2 Дж/см и 0.81 Дж/см , соответственно.

Для интерпретации результатов и количественной оценки сечения

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гориева Виктория Геннадьевна, 2019 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Weber, M. J. Handbook of laser wavelength / Marvin J. Weber - Boca Raton: CRC Press LLC, - 1999. - P. 771.

2. Молчанов, А.Г. Эксимерный лазер на жидком ксеноне / А. Г. Молчанов // Квантовая электроника. - 2003. - Т. 33. - № 1. - С. 37 - 44.

3. Ражев, А. М. Компактный УФ азотный лазер с накачкой импульсным индукционным продольным разрядом / А. М. Ражев, Д. С. Чуркин, Р.А. Ткаченко // Оптика атмосферы и океана. - 2018. - Т. 31. - № 3.

- С. 182-185.

4. Lisitsyn, V.N. Ultraviolet dye lasers pumped by excimer lasers / V. N. Lisitsyn, A. M. Razhev, A. A. Cherenko // Sov. J. Quantum Electron. - 1978. - V. 8. - P. 244 - 245.

5. Rulliere, C. Lasing ability of dyes related to symmetry of the fluorescent state: the example of naphthalene / C. Rulliere // Canadian Journal of Physics. - 1984. - V. 62. - P. 73-76.

6. Bucher, H. A 1 MW P-terphenyl dye laser / H. Bucher, W. Chow // Applied Physics. - 1977. - V. 13. - P. 267-269.

7. Ganeev, R. A. Laser Third Harmonic Generation in Organic Dye Vapors / R. A. Ganeev, Sh. R. Kamalov, M. K. Kodirov, M. R. Malikov, A. I. Ryasnyanskire, R. I. Tugushev, Sh. U. Umidullaev, T. Usmanov // Technical Physics Letters. - 2000. - V. 26. - P. 360-362.

8. Ostroumov, V. UV generation by intracavity frequency doubling of an OPS-pumped Pr:YLF laser with 500 mW of cw power at 360 nm / V. Ostroumov, W. Seelert // Proc. of SPIE. - 2007. - V. 6451. - P. 645103.

9. Liu, Z. Continuous-Wave Ultraviolet Generation at 349 nm by Intracavity Frequency Doubling of a Diode-Pumped Pr:LiYF4 Laser / Z. Liu, Z. Cai, B. Xu, C. Zeng, S. Huang, F. Wang, Y. Yan, H. Xu // IEEE Photonics Journal.

- 2013. - V. 5. - P. 1500905.

10. Parisi, D. Continuous-wave ultraviolet generation at 320 nm by intracavity frequency doubling of red-emitting Praseodymium lasers / D. Parisi, A. Toncelli, and M. Tonelli // Optics Express. - 2006. - V. 14. - P. 3282-3287.

11. Huber, G. Continuous wave Praseodymium solid-state lasers / G. Huber, A. Richter, E. Heumann // Proc. of SPIE. - 2007. - V. 6451. - P. 645102.

12. Li, J. H. Diode Pumped Pr3+:LiYF4-BBO Ultraviolet Laser at 320 nm / J. H. Li, X. H. Liu, J. B. Wu, X. Zhang, and Y. L. Li // Laser Physics. - 2012.

- V. 22. - P. 523-526.

13. Zhu, P. 303 nm continuous wave ultraviolet laser generated by intracavity frequency-doubling of diode-pumped Pr3+:LiYF4 laser / P. Zhu, C. Zhang , K. Zhu, Y. Ping, P. Song, X. Sun, F. Wang, Y. Yao // Optics and Laser Technology. - 2018. - V. 100. - P. 75-78.

14. Ostroumov, V. 522/261 nm cw generation of Pr:YLF laser pumped by OPS laser / V. Ostroumov, W. Seelert // Proc. of SPIE. - 2007. - V. 6451. - P. 645104.

15. Dong, Y. All-solid-state blue laser pumped Pr:KY3F10-BBO ultraviolet laser at 305 nm / Y. Dong, S.T. Li, and X.H. Zhang // Laser Phys. Lett.

- 2012. - V. 9. - P. 116-119.

16. Kimmelma, O. Passively Q-switched Nd:YAG pumped UV lasers at 280 and 374 nm / O. Kimmelma, I. Tittonen // Optics Communications . - 2009. -V. 282. - P. 2930-2933.

17. Joubert, M . F. Rare-earth doped crystals for UV tunable solid state lasers / M.F. Joubert, R. Moncorge // Optical Materials. - 2003. - V. 22. - P. 9598.

18. Akhtyamov, O. R. Ultrashort pulsed UV lasers based on the Ce3+:LiCaAlF6 and LiLuYF4:Ce3+ crystals / O.R. Akhtyamov, V.V.Semashko, A.S. Nizamytdinov, M.A. Marisov // Journal of Physics: Conference Series. - 2014. -V. 56. - P. 012002.

19. Farukhshin, I.I. Ultra-short pulses UV lasing in multifunctional

Ce:LiY0.3Lu0.7F4 active medium / I. I. Farukhshin, A. S. Nizamutdinov, S. L.

92

Korableva and V. V. Semashko // Optical Materials Express. - 2016. - V. 6. - P. 1131 - 1137.

20. Abdulsabirov, R.Y. Laser-related spectroscopy of KY3-xYbxF 10:Ce3+ crystals / R.Y. Abdulsabirov, S.L. Korableva, M.A. Marisov, A.K. Naumov, A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2006. - V. 6054. - P. 60540N.

21. Nizamutdinov, A.S. Optical and gain properties of series of crystals LiF-YF3-LuF3 doped with Ce and Yb ions / A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, A.N. Polivin, M.A. Marisov// J. of Lum. - 2007 - V.127 - P.71-75.

22. Dubinskii, M.A. A New Active Medium for a Tunable Solid-State UV Laser with an Excimer Pump / M.A. Dubinskii, V.V. Semashko, A.K. Naumov, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva // Laser Phys. - 1994. - V. 4. - N.3. - P. 480

23. Ehrlich, D.J. Ultraviolet solid-state Ce:YLF laser at 325 nm / D.J.Ehrlich, P.F.Moulton, R.M.Osgood // Opt.Lett. - 1979. - V.4. - P.184-186.

24. Watanabe, S. Experimental and First-Principles Analysis of 4f-5d Absorption Spectrum for Ce3+ in LiYF4 Considering Lattice Relaxation / S. Watanabe and K. Ogasawara // J. Phys. Soc. Jpn. - 2008. - V. 77. - P. 084702.

25. Ehrlich, D.J. Optically pumped Ce:LaF3 laser at 286 nm / D.J. Ehrlich, P.F. Moulton, R.M., Jr. Osgood // Optics Letters. - 1980. - V. 5. - P. 339-341.

26. Dubinskii, M.A. Ce3+ -doped colquiriite a new concept of all-solidstate tunable ultraviolet laser / M.A. Dubinskii, V.V. Semashko, A.K. Naumov, R. Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva // Journal of Modern Optic. - 1993. - V. 40. -P. 1 - 5.

27. Pinto, J.F. High performance Ce3+:LiSrAlF6/LiCaAlF6UV lasers withextended tunability / J.F. Pinto, L. Esterowitz, G.J. Quarles // Electronics Letters. - 1995. - V. 31. - P. 2009-2011.

28. Alderighi, D. High efficiency UV solid state lasers based on Ce:LiCaAlF6 crystals / D. Alderighi, G. Toci, M. Vannini, D. Parisi, S. Bigotta, M. Tonelli // Applied Physics B: Lasers and Optics. - 2006. - V. 83. - P. 51-54.

29. Alderighi, D. Experimental evaluation of the cw lasing threshold for a Ce:LiCaAlF 6 laser / D. Alderighi, G. Toci, M. Vannini, D. Parisi, S. Bigotta, M. Tonelli // Optics Express. - 2005. - V. 13. - P. 7256-7264.

30. Liu, Z. High-energy pulse generation from solid-state ultraviolet lasers using large Ce:fluoride crystals / Z. Liu, K. Shimamura, T. Fukuda, T. Kozeki, Y. Suzuki, N. Sarukura // Optical Materials. - 2002. - V. 19. - P.123-128.

31. Bayramian, A.J. Ce:LiSrAlF6 laser performance with antisolarant pump beam / A.J. Bayramian, C.D. Marshall, J.H. Wu, J.A. Speth, S.A. Payne, G.J. Quarles, V.K. Castillo // Journal of Luminescence. - 1996. - V. 69. - P. 8594.

32. Shimamura, K. Growth of Ce-doped Colquiriite- and Scheelite-type single crystals for UV laser applications / K. Shimamura, H. Sato, A. Bensalah, H. Machida, N. Sarukura, T. Fukuda // Optical Materials. - 2002. - V.19. - P. 109116.

33. Bensalah, A. Growth and laser performance of Ce-doped LiCaAlF6 and LiSr0.8Ca0.2AlF6 single crystals for UV laser applications / A. Bensalah, K. Shimamura, Z. Liu, N. Sarukura, T. Fukuda. // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2001. - V. 4268. - P. 167-174.

34. Rambaldi, P. Efficient and stable pulsed laser operation of Ce:LiLuF4 around 308 nm / P. Rambaldi , R. Moncorge', J.P. Wolf , C. Pe'drini , J.Y. Gesland // Optics Communications. - 1998. - V. 146. - P. 163-166.

35. Nurtdinova, L.A. Enhanced efficiency ultraviolet LiYXLu1 - XF4:RE (RE = Ce,Yb) laser / L. A. Nurtdinova, S. L. Korableva // Laser Phys. Lett. - 2014. - V.11. - P. 125807.

36. Nizamutdinov, A. S. Characterization of Ce3+ and Yb3+ doped LiF-LuF3-YF3 solid solutions as new UV active media / A. S. Nizamutdinov, V. V.

Semashko, A. K. Naumov, S. L. Korableva, M. A. Marisov, V. N. Efimov, L. A. Nurtdinova // Proc. of SPIE. - 2010. - V. 7994. - P. 79940H.

37. Nurtdinova, L. A. / New All_Solid_State Tunable UV Ce3+, Yb3+:LiY0.4Lu0.6F4 Laser / L. A. Nurtdinova, V. V. Semashko, O. R. Akhtyamov, S. L. Korableva, and M. A. Marisov // JETP Letters. - 2012. - V. 96. - P. 633-635.

38. Waynant, R. W. Vacuum ultraviolet laser emission from Nd+3:LaF3 / R. W. Waynant, P.H.Klein // Applied Physics Letters. - 1985. - V. 46. - P. 14-16.

39. Dubinskii, M.A. Efficient LaF3: Nd3+ -based vacuum-ultraviolet laser at 172 nm / M.A. Dubinskii, A.C. Cefalas, E. Sarantopoulou, S.M. Spyrou, C.A. Nicolaides, R.Y. Abdulsabirov, S.L Korableva, V.V. Semashko // Journal of the Optical Society of America B: Optical Physics. - 1992. - V.9. - P. 1148-1150.

40. Cefalas, A.C. On the development of a new VUV and UV solid state laser sources for photochemical applications / A.C. Cefalas, M.A. Dubinskii, E. Sarantopoulou, R.Yu. Abdulsabirov, S.L Korableva, V.V. Semashko , A.K. Naumov, C.A. Nicolaides // Laser Chemistry. - 1993. - V. 13. - P. 143-150.

41. Lawson, J. Excited-state absorption of Pr3+-doped fluoride crystals / J. K. Lawson, S. A. Payne // Optical Materials. - 1993. - V. 2. - P. 225-232

42. Coutts, D.W. Cerium-doped fluoride lasers / D.W. Coutts, A.J.S. McGonigle // J. of Quantum Electronics. - 2004. - V. 40. - P. 1430-1440.

43. Семашко, В. В. Проблемы поиска новых твердотельных активных сред ультрафиолетового и вакуумно-ультрафиолетового диапазонов спектра: роль фотодинамических процессов / В. В. Семашко // ФТТ. - 2005. - Т. 47. - № 5. - С. 1450-1454.

44. Семашко, В.В. Активные среды перестраиваемых лазеров ультрафиолетового диапазона на основе фторидных кристаллов структуры кольквириита, тисонита и шеелита, активированных редкоземельными ионами.: дис. д.ф.-м.н.: 01.04.05.: защищена 18.06.2009 : / Семашко В.В. -Казань - 2009. - 232 с.

45. Nicolas, S. Potentiality of Pr3+- and Pr3++Ce3+-doped crystals for tunable UV upconversion lasers / S. Nicolas, E. Descroix, M.F. Joubert, Y. Guyot, M. Laroche, R. Moncorge, R.Y. Abdulsabirov, A.K. Naumov, V.V. Semashko, A.M. Tkachuk, M. Malinowski. // Opt.Mat. - 2003. - V.22. - N2. - P.139-146.

46. Semashko, V. V. Regarding the possibilities of upconversion UV and VUV lasers based on 5d-4f transitions of rare earth ions in wide band gap dielectric crystals / V. V. Semashko, M. F. Joubert, E. Descroix, S. Nicolas, R. Yu. Abdulsabirov, A. K. Naumov, S. L. Korableva, A. C. Cefalas // Proc. of SPIE. -2000. - V. 4061. - P. 306-316.

47. Марфунин, А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах / А.С.Марфунин // М.: Недра. - 1975. -327 с.

48. Ермолаев, В. Л. Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения / В. Л. Ермолаев, Е.Н. Бодунов, Е.Б. Свешникова, Т.А. Шахвердов // Л.: Наука. - 1977. - 311 с.

49. Агранович, В.М., Перенос энергии электронного возбуждения в конденсированных средах / В.М. Агранович, М.Д. Галанин // М.: Наука. -1978. - 384 с.

50. Yokota, Y. The control of mean ionic radius at Y site by Lu co-doping for Ce:LiYF4 single crystals / Y. Yokota, AkihiroYamaji, T. Yanagida, N. Kawaguchi, K. Fukuda, A. Yoshikawa // Journal of Crystal Growth. - 2013. - V. 362. - P. 243-246.

51. Richter, A. Power scaling of semiconductor laser pumped Praseodymium lasers / A. Richter, E. Heuman, G. Huber, V. Ostroumov, W. Seelert // Opt. Express. - 2007. - V. 15. - P. 5172-5178.

52. Ranieri, I.M. Growth of LiY(1-x-y)LuxNdyF4 crystals for optical applications / I.M. Ranieri, S.P. Morato, L.C. Courrol, H.M. Shihomatsu, A.H.A. Bressiani, N.M.P. Moraes // J. Cryst. Growth. - 2000. - V. 209. - P. 906-910.

53. Cornacchia, F. Visible laser emission of solid state pumped LiLuF4:Pr3+ / F. Cornacchia, A. Richter, E. Heumann, G. Huber, D. Parisi, M. Tonelli // Opt. Express. - 2007. - V. 15. P. 992-1002.

54. Lim, K.-S. Optical gain and loss studies in Ce3+:YLiF4 / K.-S. Lim, D. S. Hamilton // Opt. Soc. Am. B. - 1989. - V.6. - P.1401-1406.

55. Rudolph, P. Handbook of Crystal Growth: Bulk Crystal Growth / Peter Rudolph - Elsevier. - 2014. - P. 1418.

56. Kalisky, Y. The Physics and Engineering of solid state lasers/ Yehoshua Kalisky - SPIE - Bellingham, Washington 98227-0010 USA. - 2006. -P. 207.

57. Maslankiewicz, P. Bridgman-Stockbarger growth and X-ray photoelectron spectroscopy study of LiY1-xEuxF4 crystals / P. Maslankiewicz, J. Szade, A. Winiarski, and Ph. Daniel // Cryst. Res. Technol. - 2005. - V. 40. - P. 410 - 418.

58. Fedorov, P. P. Revised Phase Diagrams of LiF-RF3 (R = La-Lu, Y) Systems / P. P. Fedorov, B. P. Sobolev, L. V. Medvedeva, B. M. Reiterov // Growth of Crystals / E. I. Givargizov and A. M. Mel'nikova eds. - Kluwer Academic / Plenum Publishers, New York. - 2002. - V. 21. - P. 141-154.

59. Kaminskii, A. A. Stimulated Emission Spectroscopy of Ln3+-ions in tetragonal LiLuF4 fluoride / A. A. Kaminskii // Phys. Stat. Sol. (a). - 1986. - V.97, N1. - P.K53 - K58.

60. Ranieri, I.M. Crystal growth of Ce:LiLuF4 for optical applications / I.M.Ranieri, K.Shimamura, K.Nakano, T.Fujita, Z.Liu, N.Sarukura, T.Fukuda // J. of Crystal Growth - 2000. - V.217. - P.151-156.

61. Verweij, J. W. M. Fluorescence of Ce3+ in LiREF4 (RE=Gd, Yb) / J. W. M. Verweij, C. Pedrini, D. Bouttet, C. Dujardin, H. Lautesse, B. Moine // Opt.Mat. - 1995. - V.4. - P. 575-582.

62. Combes, C. M. Optical and scintillation properties of Ce3+ doped LiYF4 and LiLuF4 crystals/ C. M. Combes, P. Dorenbos, C. W. E. van Eijk, C.

Pedrini, H. W. Den Hartog, J. Y. Gesland, P. A. Rodnyie// J. of Lum. - 1997. -V.71. - P. 65-70.

63. Baldochi, S.L. Ce-doped LiYF4 growth under CF4 atmosphere / S.L.Baldochi, K.Shimamura, K.Nakano, N.Mujilatu, T.Fukuda // J. of Crystal.Growth. - 1999. - V. 205. - P. 537-542.

64. Richter, A. Laser Parameters and Performance of Pr -doped Fluorides Operating in the Visible Spectral Region / A. Richter - Cuvillier Verlag. - 2008. - P. 136.

65. Gorieva, V.G. Structural features and distribution coefficients of Pr , Y and Lu ions in LiY1-xLuxF4 mixture crystals / V.G. Gorieva, A.A. Lyapin, S.L. Korableva, B.N. Kazakov, V.V. Pavlov, V. M. Kyashkin, V.P. Mishkin, P.A. Ryabochkina, V.V. Semashko // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - V. 720. - P. 1-7.

66. Weber, M. J. Handbook of optical materials / Marvin J.Weber - CRC Press. - 2002. - P. 499.

67. Chen, H. Bridgman growth of fluoride laser crystal Ce3+:LiYF4 / H. Chen, S. Fan, H. Xia, J. Xu // Journal of Materials Science Letters. - 2002. - V. 21. - P. 457-459.

68. Tkachuk, Dy3+-doped crystals of double chlorides and double fluorides as the active media of IR solid-state lasers and telecommunication amplifiers / A.M A.M. Tkachuk, S.E. Ivanova, L.I. Isaenko, A.P. Eliseev, V. Krupke, S. Payne, R. Solarts, M. Nostrad, R. Page, S. Payne // Journal of Optical Technology. - 1999. - V. 66. - P. 460 - 462.

69. Misiak, L.E. On crystal growth of LiYF4 / L.E. Misiak // Proceedings of SPIE. - 1997. - V. 3178. - P. 48-51.

70. Yokota, Y. Ce Concentration Dependence of Optical and Scintillation Properties for Ce Doped LiYF4 Single Crystals / Y. Yokota, T. Yanagida, N. Abe, N. Kawaguchi, K. Fukuda, M. Nikl, and A. Yoshikawa // IEEE Trans. Nucl. Sci. -2010. - V. 57. - P. 1241-1244.

71. Rogin, P. Growth of LiYF4 by the seeded vertical gradient freezing technique / P. Rogin, J. Hullinger // J. Crystal Growth. - 1997. - V. 172. - P. 200 -208.

72. Иванова, И.А Выращивание монокристаллов двойных фторидов лития - редкоземельных металлов и их свойства / И.А. Иванова, А.М. Морозов, М.А. Петрова, И.Г. Подколзина, П.П. Феофилов // Неорг. мат. -1975. - Т. 11, N.11. - С. 2175-2179.

73. Shimamura, K. Crystal Growth if Fluorides for Optical Applications/ K. Shimamura, H. Sato, A. Bensakah, V. Sudesh, H. Machida, N. Sarukura, T. Fukuda // Cryst. Res. Technol. - 2001. - V. 36. - P. 8-10.

74. Н.В.Старостин. Интерконфигурационные 4f5d-переходы в трехвалентных редкоземельных активаторных центрах // Спектроскопия кристаллов - М.: Наука, 1975. - С.12-24.

75. Hamilton, D.S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / Hamilton D.S. // Tunable Solis-State Lasers / P.Hammerling, A.B.Budgor and A.Pinto eds. - Berlin: Springer-Verlag, 1985. - P.80-90.

76. Kuck, S. Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solid-state lasers / Kuck S. // Applied Physics B. - 2001. -V.72. - N.5. - P.515-562.

77. Okada, F. Solid-state ultraviolet tunable laser: A Ce 3+ doped LiYF4 crystal / F. Okada, S. Togawa, and K. Ohta // Journal of Applied Physics. -1994. -V. 75. - P. 49-53.

78. Dorenbos, P. The 5d level positions of the trivalent lanthanides in inorganic compounds / P. Dorenbos // Journal of Luminescence. - 2000. - V.91. -N.3-4. - P.155-176.

79. Laser properties of the excimer-pumped photochemically stabilized Ce3+:LiLuF4 tunable UV active material. V. V. Semashko, M.A.Dubinskii, R.Yu.Abdulsabirov, A.K.Naumov, S.L.Korableva, P. Misra, C. Haridas -Proceedings of the International Conference on LASERS 2000 (Albuquerque, NM,

Dec. 4 - 8, 2000), STS Press, McLean, VA. - 2001. - P. 675-678.

99

80. Пат. 2369670 Российская Федерация, МПК СЗОВ 29/12 СЗОВ 11/02 H01S 3/16 Лазерное вещество [Текст] /Семашко В. В., Низамутдинов А. С., Наумов А. К., Кораблева С. Л., Ефимов В. Н., Марисов М. А.; заявители и патентообладатели: Семашко В. В., Низамутдинов А. С., Наумов А. К., Кораблева С. Л., Ефимов В. Н., Марисов М. А. - № 2008113420/15 ; заявл. 31.03.2008 ; опубл. 10.10.09, Бюл. №28. - 6 с. : ил.

81. Yunusova, A.N. UV laser action in Ce3+:SrAlF5 crystal / A.N. Yunusova, V.V. Semashko, G.M. Safiullin, M.A. Marisov // Conference Program and Technical Digest of International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO) and Conference on Lasers, Applications, and Technologies (LAT) June 18-22, 2013, Moscow, Russia. V. 83. - № 6 - 16. - 2013. - P. 580-581.

82. Richter, A. Diode pumping of a continuous-wave Pr3+-doped LiYF4 laser / A. Richter, E. Heumann, E. Osiac, G. Huber, W. Seelert, A. Diening // Opt. Lett. - 2004. - V. 29. - P. 2638-2640.

83. Stryganyuk, G. Spectral-kinetic characteristics of Pr luminescence in LiLuF4 host upon excitation in the UV-VUV range / G. Stryganyuk, G. Zimmerer, N. Shiran, V. Voronova, V. Nesterkina, A. Gektin, K. Shimamura, E. Villora, F. Jing, T. Shalapska and A. Voloshinovskii // Journal of Luminescence. - 2008. -V. 128. - P 1937-1941.

84. Sandrock, T. Efficient Continuous Wave-laser emission of Pr3+-doped fluorides at room temperature / T. Sandrock, T. Danger, E. Heumann, G. Huber, B. H. T. Chai // Appl. Phys. B Laser Opt. - 1994. - V. 58. - P. 149-151.

85. Hashimoto, K. High-power GaN diode-pumped continuous wave Pr3+-doped LiYF4 laser / K. Hashimoto, F. Kannari // Optics Letters. - 2007. -V. 32. - P. 2493-2495.

86. Xu, B. Highly efficient InGaN-LD-pumped bulk Pr:YLF orange laser at 607nm / B. Xu, Z. Liu, H. Xua, Z. Cai, C. Zeng, S. Huang, Y.Yana, F. Wang, P. Camy, J.L. Doualan, A. Braud, R.Moncorge // Optics Communications. - 2013. -V. 305. - P. 96-99.

87. Xu, B. InGaN-LD-pumped Pr3+:LiYF4 continuous - wave deep red lasers at 697.6 and 695.8 nm / B. Xu, Y. Cheng, B. Qu, S. Luo, H. Xu, Z. Cai, P. Camy, J.-L. Doualan, R. Moncorgé // Optics and Laser Technology. - 2015. - V. 67. - P. 146-149.

88. Luo, S. Diode-pumped continuous-wave dual-wavelength c-cut Pr3+:LiYF4 laser at 696 and 719 nm / S. Luo, B. Xu, S. Cui, H. Chen, Z. Cai, H. Xu // Applied Optics. - 2015. - V. 54. - P. 10051-10054.

89. Metz, P. W. High-power red, orange, and green Pr :LiYF4 lasers / P. W. Metz, F. Reichert, F. Moglia, S. Muller, D. T. Marzahl, C. Krânkel, G. Huber // Opt. Lett. - 2014. - V. 39. - P. 3193-3196.

90. Liu, Z. Diode-pumped Pr3+:LiYF4 continuous-wave deep red laser at 698 nm / Z. Liu, Z. Cai, S. Huang, C. Zeng, Z. Meng, Y. Bu, Z. Luo, B. Xu, H. Xu, C. Ye, F. Stareki, P. Camy, R. Moncorgé // J. Opt. Soc. Amer. B - 2013. - V. 30. -P. 302-305.

91. Xu, B. Visible laser operation of Pr3+-doped fluoride crystals pumped by a 469 nm blue laser / B. Xu, P. Camy, J.L. Doualan, Z. P. Cai, R. Moncorge // Opt. Express. - 2011. - V.19. - P. 1191-1197.

92. Gun, T. Power scaling of laser diode pumped Pr3+:LiYF4 cw lasers: Efficient laser operation at 522.6 nm, 545.9 nm, 607.2 nm, and 639.5 nm / T. Gun, P. Metz, G. Huber // Opt. Lett. - 2011. - V. 36. - P. 1002-1004.

93. Cornacchia, F. Efficient visible laser emission of GaN laser diode pumped Pr-doped fluoride scheelite crystals / F. Cornacchia, A. Di Lieto, M. Tonelli, A. Richter, E. Heumann, G. Huber // Opt. Express. - 2008. - V. 16. - P. 15932-15941.

94. Metz, P. W. Wide wavelength tunability and green laser operation of diode-pumped Pr3+:KY3F10 / P. W. Metz, S. Muller, F. Reichert, D. T. Marzahl, F. Moglia, C. Krânkel, G. Huber // Opt Express. - 2013. - V. 16. - P. 31274-31281.

95. Reichert, F. Diode pumped laser operation and spectroscopy of

Pr3+:LaF3 / F. Reichert, F. Moglia, D.-T. Marzahl, P. Metz, M. Fechner, N.-O.

Hansen, G. Huber // Opt. Express. - 2012. - V. 20. - P. 20387-20395.

101

96. Paboeuf, D. Diode-pumped Pr:BaY2F8 continuous-wave orange laser / D. Paboeuf, O. Mhibik, F. Bretenaker, P. Goldner, D. Parisi, M. Tonelli // Opt. Lett. - 2011. - V. 36. - P. 280-282.

97. Fibrich, M. Visible CW laser emission GaN-diode pumped Pr:YAlO3 crystal / M. Fibrich, H. Jelinkova, J. Sulc, K. Nejezchleb, V. Skoda // Appl. Phys. B. - 2009. - V. 97. - P. 363-367.

98. Calmano, T. Crystalline Pr:SrAl12O19 waveguide laser in the visible spectral region / T. Calmano, J. Siebenmorgen, F. Reichert, M. Fechner, A.-G. Paschke, N.-O. Hansen, K. Petermann, G. Huber // Optics Letters. - 2011. - V. 36.

- P. 4620-4622.

99. Okamoto, H. Efficient 521 nm all-fiber laser: splicing Pr3+-doped ZBLAN fiber to end-coated silica fiber / H. Okamoto, K. Kasuga, Y. Kubota // Optics Letters. - 2011. - V. 36. - P. 1470.

100. Olivier, M. Optical amplification of Pr3+-doped ZBLA channel waveguides for visible Laser emission / M. Olivier, J.-L.Doualan, P.Camy, H.Lhermite, P.Pirasteh, J.N.Coulon, A.Braud, J.-L. Adam, V.Nazabal // Optics Express. - 2012. - V. 20. - P. 25064.

101. Zhu, P. 303 nm continuous wave ultraviolet laser generated by intracavity frequency-doubling of diode-pumped Pr3+:LiYF4 laser / P. Zhu, C. Zhang , K. Zhu, Y. Ping, P. Song, X. Sun, F. Wang, Y. Yao // Optics and Laser Technology. - 2018. - V. 100. - P. 75-78

102. Li, J. H. Diode Pumped Pr3+:LiYF4-BBO Ultraviolet Laser at 320 nm / J. H. Li, X. H. Liu, J. B. Wu, X. Zhang, and Y. L. Li // Laser Physics. - 2012.

- V. 22. - P. 523-526.

103. Chen, X. 303.5 nm cw Pr:BYF-BBO laser emission under 447 nm all-solid-state Nd:GdVO4-BiBO blue laser pumping / X. Chen, Y. Shao, J. L. Yuan, D. Zhang and A. G. Wang // Laser Phys. Lett. - 2013. - V. 10. - P. 065002.

104. Li, Y. L. An efficient all-solid-state doubly resonant continuous-wave ultraviolet laser at 284 nm / Y. L. Li // Laser Phys. Lett.- 2013. - V. 10. - P. 125006.

105. Jel'inkov', H. Blue generation of flash-lamp pumped Pr:YAP laser by intracavity frequency doubling / H. Jel'mkov', M. Fibrich, M. C^ech, K. Nejezchleb, V. S^koda // Laser Phys. Lett. - 2010. - V. 7. - P. 34-37.

106. Damiano, E. Spectroscopy and visible laser operations of a ^-PD grown Pr3+ :LiYF4 single-crystal fiber / E. Damiano, J. Shu, A. Sottile, M. Tonelli // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2017. - V. 50. - P. 135107.

107. Khiari, S. Red-luminescence analysis of Pr3+ doped fluoride crystals / S. Khiari, M. Velazquez, R. Moncorg'e, J.L. Doualan, P. Camy , A. Ferrier, M. Diaf // Journal of Alloys and Compounds. - 2008. - V. 451. - P. 128-131.

108. S. Nicolas, E. Descroix, Y. Guyot, M-F. Joubert, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, A. K. Naumov and V. V. Semashko, 4f2 to 4f5d excited state absorption in Pr3+-doped crystals, J. Opt. Mat. 16 (2001) 233-242.

109. Sottile, A. Visible laser operation in a Pr3+:LiLuF4 monocrystalline fiber grown by the micro-pulling-down method / A. Sottile, Z. Zhang, S. Veronesi, D. Parisi, A. Di Lieto, M. Tonelli // Optical Materials express. - 2016. - V. 6. - P. 1964-1972.

110. Knowles, D. S. Laser Action of Pr3+ in LiYF4 and Spectroscopy of Eu3+-Sensitized Pr in BaY2F8 / D. S. Knowles, Z. Zhang, D. Gabbe, H. P. Jenssen // Journal Of Quantum Electronics. - 1988. - V. 24. - P. 1118-1123.

111. Lyapin, A.A. Diode-pumped LiY0.3Lu07F4:Pr and LiYF4:Pr red lasers / A.A. Lyapin, V.G. Gorieva, S.L. Korableva, S.A. Artemov, P.A. Ryabochkina, V.V. Semashko // Laser Physics Letters. - 2016. - V. 13. - P. 125801.

112. Nicolas, S. 4f2 to 4f5d excited state absorption in Pr3+-doped crystals / S. Nicolas, E. Descroix, Y. Guyot, M.-F. Joubert, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva, A.K. Naumov, V.V. Semashko // Optical Materials. - 2001. - V. 16. -P. 233-242.

113. Ranieri, I.M. Growth of LiYF4 crystals doped with holmium, erbium and thulium / I.M.Ranieri, S.L.Baldochi, A.M.E.Santo, L.Gomes, L.C.Courrol, L.V.G.Tarelho, W.de Rossi, J.R.Berretta, F.E.Costa, G.E.C.Nogueira, N.U.Wetter,

D.M.Zezell, N.D.Vieira, Jr.S.P.Morato // Journal of Crystal Growth. - 1996. - V. 166. - P. 423-428.

114. Pfann, W. G. Principles of Zone Melting / W. G. Pfann // Trans. Amer. Inst. Min. Metall. Engrs. (Metals Division). - 1952. - V. 194. - P. 747-753.

115. Gulliver, G. H. Metallic Alloys / G. H. Gulliver - Chase Griffin, London. -1922. - P. 16.

116. E. R. Dobrovinskaya, L. A. Lytvynov, V. Pishchik, Sapphire: Material, Manufacturing, Applications / E. R. Dobrovinskaya, L. A. Lytvynov, V. Pishchik - Springer Science+Business Media, LLC. - 2009. - P. 488.

117. Nizamutdinov, A. S. Spectral characteristics of solid solutions LiY1-xLuxF4 doped by Ce3+ ions / A. S. Nizamutdinov, V. V. Semashko, A. K. Naumov, L. A. Nurtdinova, R. Y. Abdulsabirov, S. L. Korableva, V. N. Efimov // J. Phys. Solid State. - 2008. - V. 50. - P. 1648-1651.

118. Демеш М.П. Применение методов Фюхтбауэра-Ладенбурга и соответствия для определения спектров сечений стимулированного испускания неодимовых лазерных сред / М.П. Демеш, Н.В. Гусакова Н.В., А.С. Ясюкевич, Н.В. Кулешов, С.В. Григорьев, Ю.А. Крот, М.Б.Космына, А.Н.Шеховцов // Приборы и методы измерений. - 2015. - Т. 6. - P. 211-219.

119. Faoro, R. Coherent and incoherent light generation with rare earth doped crystals / Raffaele Faoro - Universita di Pisa, Italia. - 2013. - P. 194

120. Yasyukevich, A. S. Integral method of reciprocity in the spectroscopy of laser crystals with impurity centers / A. S. Yasyukevich, V. G. Shcherbitskii, V.

E. Kisel', A. V. Mandrik, and N. V. Kuleshov // Journal of Applied Spectroscopy. - 2004. - V. 71. - P. 202-208.

121. Zhang, P. Deactivation effects of the lowest excited state of Ho3+ at 2.9 ^m emission introduced by Pr3+ ions in LiLuF4 crystal / P. Zhang, Y. Hang, L. Zhang // J. Optics Letters. - 2012. - V. 37. - P. 5341- 5243.

122. Dong, Y. Near and mid-IR spectroscopic properties of Er3+ doped and Er3+/Nd3+ codoped lutetium lithium fluoride single crystal / Y. Dong, H. Xia,

L. Fu, S. Li, Y. Zhang, X. Gu, H. Jiang, B. Chen // J. Mater. Express. - 2014. - V. 4. - P. 301-308.

123. Quimby, R. S. Range of validity of McCumber theory in relating absorption and emission cross sections / R. S. Quimby // Journal of Applied Physics. - 2002. - V. 92. - P. 180-187.

124. Martin, R. M. Experimental evidence of the validity of the McCumber theory relating emission and absorption for rare-earth glasses / R. M. Martin, R. S. Quimby // J. Opt. Soc. Am. B. - 2006. - V. 23. - P. 1770-1775.

125. McCumber, D. E. Einstein Relations Connecting Broadband Emission and Absorption Spectra / D. E. McCumber // J. Physical Review. - 1964. - V. 136. - P. 954-957.

126. Adam, J. L. Optical absorption and emission of LiYF4: Pr3+ / J. L. Adam, W. A. Sibley, D. R. Gabble // Journal of Luminescence. - 1985. - V. 33. -P. 391-407.

127. Marisov M., Impurity segregation coefficient measurements in LiF-LuF3-YF3 systems doped by Nd3+ / M. Marisov, E. Koryakina, A. Naumov, V. Semashko, S. Korableva, N. Ivoilov // Proc. SPIE. - 2011. - V. 7994. - P. 79940F.

128. Nizamutdinov, A.S. On the Distribution Coefficient of Ce3+ Ions in LiF-LuF3-YF3 Solid Solution Crystals / A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.K. Naumov, V.N. Efimov, S.L. Korableva, M.A. Marisov // JETP Letters. -2010. - V. 91. - P. 23-25.

129. Starecki, F. Épitaxie de LiYF4 dopé Pr pour laser en guide d'onde / F. Starecki - Université de Caen, France. - 2013. - P. 210.

130. Malta, O. L.Explanation of the Anomalous Hypersensitive 3H4-3P2 Transition in Pr3+/ Oscar L. Malta, Gilberto F. de Sa // J PHYSICAL REVIEW LETTERS. - 1980. - V. 45. - P. 890.

131. Tikhomirov, V.K. Hypersensitive transition 3P0-3F2 of Pr3 related to the polarizability and structure of glass host / V.K. Tikhomirov, S.A. Tikhomirova // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2000. - V. 274. - P. 50-54.

132. Nizamutdinov, A.S. Spectral Kinetics of Ce3+ Ions in DoubleFluoride Crystals with a Scheelite Structure / A. S. Nizamutdinov, M. A. Marisov, V. V. Semashko, A. K. Naumov, R. Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva // Physics of the Solid State. - 2005. - V. 47 - P. 1460-1462

133. Sarantopoulou, E. Crystal field splitting of the 4f5d electronic configuration of Pr3+ ions in wide band gap fluoride dielectric crystals. / E. Sarantopoulou, Z. Kollia A. C. Cefalas, V. V. Semashko, R. Yu. Abdulsabirov,

A.K. Naumov, S. L. Korableva, T. Szczurek, S. Kobe, P. J.McGuiness. // Opt.Comm. - 2002. - V.208. - P.345-358.

134. Низамутдинов, А.С. Спектральные характеристики твердых растворов LiY1-xLuxF4, активированных ионами Ce3+ / А.С. Низамутдинов,

B.В .Семашко, А.К. Наумов, Л.А. Нуртдинова, Р.Ю. Абдулсабиров, С.Л. Кораблёва, В.Н. Ефимов // ФТТ. - 2008. -Т. 50. -№ 9. - C. 1585-1588.

135. Pavlov, V.V. A new technique of the excited-state photoionization studies in Ce:LiYF4 and Ce:LiLuF4 crystals/ V.V.Pavlov, M.A.Marisov, V.V.Semashko, A.S.Nizamutdinov, L.A.Nurtdinova, S.L.Korableva // J. of Lum. -2013. - V.133 - P.73-76.

136. Semashko, V.V. Photodynamic nonlinear processes in UV solid state active media and approaches to improving material laser performance / V.V.Semashko, M.A.Dubinskii, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva, A.K.Naumov, A.S.Nizamutdinov, M.S.Zhuchkov // Proc. SPIE of XI Feofilov Symp. On Spectroscopy of Crystals Activated by Rare-Earth and Transition Metal Ions -2001 - V.4766. - P.119-126.